富水软弱V级、VI级围岩隧道施工技术探索

以江门隧道施工为实例,具体介绍了Ⅴ级、Ⅵ级浅埋富水全风化花岗岩隧道的施工工艺和施工方法,采用洞内降水和洞内外土体改良及加固方法。实践证明,针对隧道下穿玉龙湖泄洪道段隧道洞身超浅埋、强-弱风花岗岩软弱围岩、裂隙发育、地表水发育等特点采用的脚手架网格配合防水板铺底、水平选喷桩超前支护以及在进行水平选喷的前提下采用三台阶加临时仰拱的开挖方法等技术方案在提高隧道围岩强度、防止地表水渗流至洞内、降低地表沉降和变形方面是成功的,确保了隧道的开挖安全,顺利通过泄洪通道。针对浅埋富水软弱围岩段隧道下穿过程中围岩软弱、下穿道路过程中沉降控制严格的特点,在施工过程中从加强超前支护强度、全断面注浆等技术、保证隧道开挖安全;对隧道开挖地表段采用了旋喷桩和搅拌桩组合加固措施进行地表加固,控制隧道开挖过程中地下水的流动。通过采用以上技术措施,实现了隧道下穿过程中安全施工,保证了地面城市道路和周围建筑物的安全。

全风化岩层中双线盾构上穿近邻地铁隧道影响分析

依托佛莞城际铁路盾构隧道在全风化花岗岩地层中上穿广州地铁七号线工程,针对全风化花岗岩地层致密、渗透系数小及双层四线叠交穿越复杂地层等特点,通过现场监测与三维动态有限元数值模拟手段,解决实际工程中注浆压力合理取值与既有隧道变形控制这两大难题。其中,通过模拟掘进隧道在不同注浆压力值的工况下,对既有隧道动态上浮变形值和地表沉降值的影响关系,进而确定最佳注浆压力值。同时,由于双层四线叠交穿越工况对既有隧道扰动的影响较大,为避免发生管片错台和开裂等危险,结合工程实际提出控制既有隧道变形的措施。研究结果表明:在全风化地层中注浆压力设为0.5MPa时,能合理控制地表沉降与既有隧道变形;穿越施工对既有地铁隧道竖向变形的影响存在"滞后效应";盾构单线穿越后,既有隧道竖向变形呈现近似单波峰状的正态分布曲线;盾构二次穿越后,曲线形态由近似正态分布曲线向类"M"双波峰形转变,且波峰位置产生约2m的偏移;既有隧道横断面管片最终变形呈"竖鸭蛋"状,其横向椭圆度为1.4‰,竖向椭圆度为0.71‰。针对分析结果,工程中采取合理的压重措施,有效抑制既有隧道的上浮变形,研究成果在隧道穿越类似地层的施工中具有一定的参考价值。

全风化花岗岩浅埋地层超大断面隧道施工工法研究

为了解决全风化花岗岩浅埋地层超大断面隧道的施工技术问题,以赣(州)龙(岩)铁路新考塘隧道为工程依托,采用数值计算方法对超大断面隧道施工工法进行研究,对比分析了3种施工工法引起的围岩及结构应力特征、隧道支护体系的变形以及施工的可控性,得到"靴型大边墙+加劲拱双侧壁临时横撑开挖法"更适用于新考塘隧道超大断面段施工,并付诸实施,工程实践证明该法可行,可为类似工程施工提供参考。

软弱富水风化岩地层隧道注浆加固机理与参数优化研究

确定有效的帷幕注浆加固参数,可以降低隧道穿越富水软弱地层遭遇突水突泥灾害的风险。通过室内注浆试验,研究了不同注浆量下的风化花岗岩堵水加固特性。试验结果表明:注浆量(浆液充填率,GFR)达到32%以上时,试样的物理力学特性显著改善,其中黏聚力较未注浆时增长了2.96倍,达到178.8 kPa,渗透系数下降至10^(-8)cm/s以下。考虑风化花岗岩中浆液扩散模式以劈裂和挤密扩散为主,不符合室内注浆的均匀特性。因此基于安全考虑,建议注浆量应达到48%以上,并采用COMSOL多场耦合数值仿真系统开展帷幕注浆参数研究。研究结果表明:帷幕注浆加固圈的渗透率降低1个数量级时,注浆圈厚度取5~6 m,堵水效果最为经济可行,建立的帷幕注浆量与加固圈厚度可为类似工程提供借鉴。

象山铁路隧道全风化花岗斑岩地层施工方案优化

针对象山隧道全风化花岗斑岩地层,结合前期的上下微台阶预留核心土环状开挖法的变形情况,分析得出该地层施工控制要点,优化施工方案,提出单侧壁导坑开挖法、三台阶+临时仰拱开挖法,坚持执行隧道开挖"十八字"方针,通过加强支护、增加临时支撑、初支快速封闭、二次衬砌紧跟等一系列措施有效地控制了隧道变形。

浅埋偏压全风化花岗岩富水隧道综合注浆加固施工关键技术研究

广东省东北部山区分布着大量的花岗岩地层,部分洞身处于浅埋偏压的不利状态下,全风化花岗岩富水隧道的稳定性差,开挖过程中掌子面难以自稳,注浆加固是保证隧道开挖安全的重要手段。本文以梅汕铁路大岭隧道溜塌段为研究对象,通过分析该段全风化花岗岩的成分及崩解特性,得到溜塌的原因,采用前进式(或后退式)注浆+多管注浆及后期地表注浆联合加固技术。隧道施作效果表明,该综合加固施工措施有效解决了全风化花岗岩段透水性强、遇水软化、掌子面难以自稳、初期支护变形大的难题。

深埋富水全风化花岗岩中长距离水平旋喷桩试验与分析

厦深铁路梁山隧道因在DK96＋ 495 ～ DK96＋ 535段穿越L7深埋富水全风化花岗岩软弱带,为全线的控制性工程.为穿越该软弱带,经过技术与经济论证,最后决定采用全环水平旋喷桩超前预加固技术.为确保长度达40 m的水平旋喷桩在该地层中的可实施性,进行了本次现场试验.通过试验,得到试验桩平均桩径51.5 cm,平均桩长43 m,桩体平均强度3.2 MPa,并根据试验结果改进了部分施工工艺.采用该技术顺利通过了L7深埋富水全风化花岗岩软弱带,并施作了衬砌结构,实践证明,通过试验得到的长距离水平旋喷桩加固技术是成功的.

基于WSS的地铁隧道全强风化花岗岩注浆加固技术

地铁隧道在花岗岩全强风化带施工过程中,由于地层强度低、承载力差、抗变形能力弱,若不对其进行有效加固则会使得开挖风险极大。为增强隧道围岩特性,对广州地铁22号线某区间暗挖工程进行了WSS帷幕注浆加固。工程实践结果表明:注浆形成的浆脉使岩土体的压缩模量增强、渗透系数降低,注浆压力对土体的挤压作用则提高了岩土体的整体性和自稳能力;开挖监测得到拱顶竖向最大沉降为+5.7 mm,地表最大沉降为-27.12 mm,达到了施工安全的目标。现场所采用的加固措施对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考意义。

全风化花岗岩地层超大变断面隧道拱墙衬砌施工关键技术研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,开挖跨度大且处于渐变段,最大开挖跨度30.3 m,最大开挖断面396 m2,因衬砌断面多次变化,二次衬砌混凝土结构施工技术的选择,对于安全、经济、快速施工具有十分重要的意义。基于以上背景,对超大变截面隧道的拱墙衬砌施工关键技术进行了研究。通过研究形成了由主、副门架组成的超大体量、可变断面二次衬砌台车,并开发应用了防水板台车与二次衬砌台车的一体化技术,实现了超大变截面隧道拱墙衬砌混凝土结构经济、快速、安全的施工。目前,新考塘隧道已施工完毕并投入运营,实践证明所提出的超大变断面隧道拱墙衬砌施工技术是可行且合理的。

浅谈全风化花岗岩地质条件下大断面铁路双线隧道的进洞技术

以武广客运专线铁路大断面双线隧道进洞施工为例,对全风化花岗岩地质条件下采用何种技术进洞施工进行了叙述,为同类条件下隧道施工提供了一定的借鉴。

水泥浆液黏度对全风化花岗岩注浆加固效果的影响

水泥浆液是隧道与地下工程水害治理与地层加固的常用注浆材料。针对利用水灰比调节水泥浆液黏度的传统方法在注浆治理工程中存在的局限性,通过掺加2种外加剂实现了水灰比为1∶1的水泥浆液的黏度和流动度在一定范围内动态可调。选取典型工程中遭遇的全风化花岗岩为被注介质,开展了注浆模拟试验,研究了不同黏度浆液在全风化花岗岩中的扩散规律,分析了浆液黏度对注浆加固效果的影响机制。研究结果表明:水泥浆液在被注介质中整体呈现劈裂扩散模式,随着浆液黏度的增大,主劈裂浆脉扩展形态由"三叉形"逐渐向"折线形"转变,主浆脉宽度变厚,被注介质的单轴抗压强度和抗剪强度不断提高;在水泥浆液黏度为24.6 s时,加固土体的单轴抗压强度提高了87%,内聚力和内摩擦角分别提升了220%和46.6%,内摩擦角与抗剪强度随浆液黏度的变化趋势基本一致,可见内摩擦角的提升可作为影响被注介质抗剪性能的关键指标;临近18.8 s的浆液黏度是浆脉扩展形态转变和被注介质强度增长速率变化的敏感黏度。研究成果可为全风化花岗岩及类似地层注浆治理工程中的注浆材料选型、黏度调控及加固效果评价提供技术参考。

全强风化花岗岩隧道突水灾害机制与协同治理技术研究

针对广西山心隧道屡次发生的突水灾害,采用现场勘探、室内试验与理论分析方法,对全强风化花岗岩隧道突水灾害机制、灾变特征与防治对策进行了深入研究。结果表明:山心隧道突水灾害具有突发性强、灾变演化速度快、次生灾害严重及影响范围大的特点,突水灾害发生的孕险环境因素为地层水稳定性差、导水通道发育、地下水与地表水丰富、带状谷地汇水负地形,而注浆实施不到位、防突岩土体留设厚度不足及施工扰动是隧道突水灾害主要致灾因子,在施工扰动与地下水压力共同作用下,掌子面渗透失稳形成突水通道并迅速演化扩展,继而引起地表塌陷、井塘干涸等次生灾害。综合考虑隧道施工与地表生态环境安全,制定了"以堵为主、排堵结合、分段治理、动态施工"的总体治理原则,优化确定复合帷幕注浆、全断面帷幕注浆及动态施工的协同治理技术体系,应用于山心隧道全强风化花岗岩段突水灾害的防治实践。

考虑质量迁移的全风化花岗岩隧道突水突泥试验

为研究全风化花岗岩隧道突水突泥变质量渗流特征及灾害演化机理,自行设计了一套可考虑质量迁移及三向应力状态的大型室内突水突泥试验系统。该试验系统主要由加载系统、渗流系统、泥水回收系统组成,具备模拟地层三向应力状态的特点,且设计的渗流系统能较好地模拟颗粒迁移特性。利用该装置系统开展不同水压力及围压下的突水突泥演化试验。结果表明:①全风化花岗岩隧道突水突泥灾害演化是渗流-侵蚀强耦合过程,岩体颗粒在水力作用下发生侵蚀流失,致使岩体孔隙、渗透率增长,进而再次加快颗粒迁移,促使涌水量不断增长;同时,随颗粒物不断迁移,水流流态可能由线性流向非线性流发生突变,最终诱发突水突泥灾害。即,颗粒迁移是突水突泥演化的内因,水流流态的转换是灾变的关键;②突水突泥灾变风险随水压力增加而增加,特别是当水压力达到0.6 MPa时,颗粒流失量达到总质量的11%,涌水量更达到395.84 mL·min^(-1),是低压力(0.4 MPa)条件下的4.3倍,且水流流态也由线性流向非线性流转变,表明存在临界水压力促使灾害发生;③突水突泥灾害演化随围压加大而逐步加快,尤其是对灾害演化的初始阶段,表征围压的增长显著加快灾害的初始演化速率并缩减灾害预防时间,因此在高围压环境下须重点监测初期的渗流侵蚀特性。

全强风化花岗岩隧道塌方灾害致灾机理研究

依托罗家寨隧道工程,采用现场勘探、室内试验与理论分析方法,对全强风化花岗岩隧道塌方灾害机制进行了深入研究。研究结果表明:全风化花岗岩具有明显遇水强度软化、崩解特性、水稳定性差特征。罗家寨隧道塌方事故频发的主要原因是下穿的全强风化花岗岩地层埋深较浅,风化严重、水稳定性差,大气降水及地下水丰富,导水通道发育,同时具备洼地状汇水负地形,而在超前支护措施不合理的情况下就开挖施工,加之前期地质勘察不准确及超前地质预报不到位而选取的不合理开挖方法,全风化花岗岩地层在施工扰动和水的软化共同作用下,掌子面局部首先出现崩解破坏,随后迅速扩展演化而发生失稳破坏,最终导致塌方灾害的发生,并造成地表塌陷。为保证隧道施工安全,及时调整了开挖方法和超前支护措施等关键致灾因子,保证了隧道的顺利贯穿。

瞬变电磁法在浅埋富水全强风化花岗岩公路隧道中的超前探测

针对景海高速公路马备脚隧道具有浅埋、偏压、富水和极软岩等特点,施工揭露隧道围岩主要以粉质粘土和全风化花岗岩为主,夹球状风化孤石,围岩自稳能力极差,流塑性强,施工扰动作用下围岩液化现象明显。施工中工作面涌泥、涌水、拱脚冒泥冒水、拱顶和边墙围岩冒落、塌方等现象多发。结合新建的景海高速公路隧道马备脚隧道工程,运用瞬变电磁法的原理分别在掌子面和地表处进行地层含水探测,并通过探测结果及时反馈信息,对浅埋富水全强风化花岗岩公路隧道的设计、施工起到了重要的指导作用,可最大限度的降低这些不利因素对隧道施工的重大影响,确保工程建设的顺利和安全。